JP2019086722A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 交流電圧が転写材を介して転写電圧に重畳されることによって発生する画像不良を、より効果的に抑制することが困難であった。【解決手段】 画像形成装置50は、交流電源40から定着手段14に交流電圧を印加することで定着部Nfにおいて転写材Pにトナー像を定着し、転写部Ntと定着部Nfとに挟持された転写材Pに接触する位置には導電性の転写前ガイド17が設けられている。転写前ガイド17とアースとの間には、コンデンサ18と、コンデンサ18に並列接続され、定着部Nfと転写部Ntに挟持された転写材Pにトナー像を転写している状態で転写前ガイド17を所定の電圧に維持するツェナーダイオード19が設けられている。【選択図】 図2

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、ドラム状の感光体や中間転写体などの像担持体と対向配置された転写部材に転写電圧を印加することにより、像担持体が担持するトナー像を紙やOHPシートなどの転写材に静電的に転写する。その後、像担持体と転写部材とで形成される転写部においてトナー像が転写された転写材は定着手段に搬送され、定着手段において加熱及び加圧されることにより転写材にトナー像が定着される。定着手段は、ヒータなどの加熱部材と、加熱部材に圧接して定着ニップ部を形成する加圧部材と、を有しており、加熱部材は交流電源から交流電圧を印加されることによって、トナー像を転写材に転写することが可能な温度に加熱される。
このような画像形成装置においては、高温高湿環境などで長時間放置されることで吸湿し電気抵抗が低下した転写材を用いた場合に、以下のような画像不良が発生する虞がある。トナー像の転写が行われている状態で転写材が定着ニップ部に挟持されると、交流電圧が転写材を介して転写部で転写電圧に重畳し、転写部において交流電圧が転写電圧を変動させてしまう。これにより、転写部材から像担持体に向かって流れる電流が交流電圧の波形成分によって振れてしまい、転写性に影響が生じ、結果として画像の副走査方向に濃淡ムラの画像不良(以下、ACバンディングと称する)が現れる虞がある。
特許文献1には、定着ニップ部と転写部によって挟持された転写材が接触する導電部材を設け、導電部材とアースとの間に抵抗素子とコンデンサを並列に接続して配置する構成が開示されている。特許文献1の構成においては、コンデンサによって、転写材を介して転写部から定着ニップ部にかかる交流電圧の波形成分を減衰させることが可能である。
特開2015−84084号公報
特許文献1の構成において、ACバンディングをより効果的に抑制するためには、導電部材に接続されたコンデンサの容量を大きくすることが考えられる。しかし、コンデンサの容量を大きくすると、転写部に挟持された転写材にトナー像の転写を行うための電流が転写材と導電部材を介して転写部材からコンデンサに流れ込み、トナー像の転写に必要な電流が不足して画像不良が発生するおそれがある。
そこで、本発明は、交流電圧が転写材を介して転写電圧に重畳されることによって発生する画像不良を、より効果的に抑制することを目的とする。
本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と当接して転写部を形成し、前記転写部において前記像担持体に担持されたトナー像を転写材に転写する転写部材と、転写材の搬送方向に関して前記転写部材よりも下流側に配置されており、転写材を加熱する加熱部材と、前記加熱部材に接触して定着部を形成する加圧部材と、を有する定着手段と、を備え、前記定着手段は交流電圧を印加されることによって前記定着部に挟持された転写材にトナー像を定着する画像形成装置において、転写材の搬送方向に関して前記定着部よりも上流側であって、前記転写部と前記定着部とに挟持された転写材に接触する位置に配置される導電部材と、前記導電部材とアースとの間に設けられたコンデンサと、前記コンデンサと並列に接続され、前記定着部と前記転写部に挟持された転写材にトナー像を転写している状態において前記導電部材に接続された側が所定の電圧に維持される定電圧素子と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、交流電圧が転写材を介して転写電圧に重畳されることによって発生する画像不良を、より効果的に抑制することが可能である。
実施例1における画像形成装置の構成を説明する断面図である。 実施例1における、転写部及び定着手段の周辺構成を説明する模式図である。 実施例1、比較例1、比較例2における、交流電圧が転写電圧に重畳したときの、導電部材の電圧の波形を説明する模式図である。 コンデンサの静電容量と、導電部材における電圧の立ち上がりの関係を説明する模式図である。 比較例3の構成を説明する模式図である。 実施例1、変形例1、変形例2、変形例3、比較例1、比較例3、比較例4、における、画像評価の結果を示す表である。 変形例4の構成を説明する模式図である。 変形例5の構成を説明する模式図である。 実施例2における、転写部及び定着手段の周辺構成を説明する模式図である。 実施例2、比較例5、比較例6、比較例7における、画像評価の結果を示す表である。 その他の実施例における画像形成装置の構成を説明する断面図である。
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。したがって、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。
(実施例1)
[画像形成装置の構成]
図1は、本実施例の画像形成装置50の構成を説明する概略断面図である。図1に示すように、本実施例における画像形成装置50は、ドラム状の感光体である感光ドラム1(像担持体)を有し、感光ドラム1は、不図示の駆動源からの駆動力を受けて図示矢印R1方向に所定の周速で回転駆動される。
感光ドラム1の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ2と、レーザ光Bを感光ドラム1に照射する露光手段3と、現像部材としての現像ローラ5aを有する現像手段5が配置されている。現像手段5にはトナーが収容されており、現像ローラ5aは、不図示の現像電源からトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧を印加されることにより現像手段5に収容されたトナーを担持することが可能である。
また、感光ドラム1に対向する位置には、感光ドラム1に当接して転写部Ntを形成する転写部材としての転写ローラ20が配置されている。本実施例においては、厚み3mmのNBRとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする、体積抵抗率が約10Ω・cmの発泡スポンジ体で外径8mmのニッケルメッキ鋼棒を覆った、外径14mmの転写ローラ20を用いている。転写ローラ20は、感光ドラム1に対して約1kgの圧力で当接し、感光ドラム1の回転に伴って従動して回転する。
転写ローラ20は転写電源30に接続されており、転写電源30から転写ローラ20に電圧を印加することによって、転写部Ntにおいて感光ドラム1から転写材Pにトナー像を転写することが可能である。なお、以下の説明においては、感光ドラム1から転写材Pにトナー像を転写するために転写部Ntに形成される電圧を転写電圧と称する。
転写材Pの搬送方向に関して、転写部Ntの下流側には、加圧部材としての加圧ローラ13と、加熱部材12と、を有する定着手段14が設けられている。また、画像形成装置50は、紙やOHPシートなどの転写材Pを収容する収容部としての給紙カセット9と、画像が形成された後に画像形成装置50から排出された転写材Pを積載する積載部としての排紙トレイ10と、を有する。
次に、本実施例における画像形成動作について、図1を用いて説明する。不図示の制御手段が画像信号を受信することによって画像形成動作が開始されると、感光ドラム1が図示矢印R1方向に回転駆動される。感光ドラム1は回転過程で、不図示の帯電電源から所定の極性(本実施例では負極性)の電圧を印加された帯電ローラ2により所定の電位に一様に帯電処理される。その後、露光手段3により画像信号に応じた露光を受けることで、感光ドラム1の表面に目的の画像に対応した静電潜像が形成される。
そして、感光ドラム1に形成された静電潜像は、トナーを担持した現像ローラ5aと感光ドラム1とが当接する現像位置において現像され、感光ドラム1にトナー像として可視化される。本実施例においては、現像手段5に収容されたトナーの正規帯電極性は負極性であり、帯電ローラ2による感光ドラム1の帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像している。しかし、これに限らず、感光ドラム1の帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像する画像形成装置にも本発明を適用できる。
感光ドラム1に形成されたトナー像は、転写電源30から転写ローラ20にトナーの正規の帯電極性と逆極性(本実施例においては正極性)の電圧を印加することにより、転写部Ntにおいて給紙カセット9から給送された転写材Pに転写される。給紙カセット9に収容された転写材Pは、給送ローラ4によって給送された後に搬送ローラ6によって転写部Ntに搬送される。
なお、本実施例における画像形成装置50は、感光ドラム1から転写材Pにトナー像を転写した後に感光ドラム1に残留したトナーを現像手段5によって回収する、所謂、クリーナレスの構成を有する。
クリーナレスの構成においては、感光ドラム1の回転方向に関して、転写部Ntから感光ドラム1と帯電ローラ2とが接触する帯電部までの間に、感光ドラム1に当接するブレードなどの回収部材が設けられていない。したがって、転写部Ntを通過した後に感光ドラム1に残留したトナーは、帯電部を通過する際に再び負極性に帯電された後、現像ローラ5aと感光ドラム1とが当接する現像位置において現像手段5に回収される。
転写部Ntでトナー像を転写された転写材Pは定着手段14に搬送され、定着手段14において、加熱部材12と加圧ローラ13によって加熱及び加圧されることによりトナー像が転写材Pに固定される。定着手段14においてトナー像が定着された後の転写材Pは、排紙ローラ対15により排紙トレイ10に排出される。本実施例の画像形成装置50においては、以上の動作により、転写材Pに画像が形成される。
[定着手段]
図2は、本実施例における、転写部Nt及び定着手段14の周辺の構成を説明する模式図である。以下、図2を用いて、定着手段14の構成について説明する。図2に示すように、定着手段14は、加圧部材としての加圧ローラ13と、加熱部材12と、を有し、加圧ローラ13が加熱部材12を押圧することにより、トナー像を転写された転写材Pを挟持することが可能な定着部Nfが形成される。
加熱部材12は、可撓性のエンドレスベルトから成るフィルム12aと、フィルム12aを介して加圧ローラ13と対向する位置であってフィルム12aの内周面に接触する板状のヒータ12b(加熱体)と、ヒータ12bを支持する支持部12cと、を有する。本実施例では、フィルム12aは、変形させられていない状態では略円筒形であり、その外径は18mmである。
フィルム12aは、ポリイミド樹脂に熱伝導フィラーを分散させた厚さ60μmの基層と、フッ素樹脂に導電性カーボンを分散させた厚さ4μmの弾性層と、フッ素樹脂に導電性付与物質を分散させた厚さ15μmの離型層と、を有する筒状の可撓性部材である。なお、基層としては厚さ30〜80μm、弾性層としては厚さ1〜6μm、離型層としては厚さ5〜30μmのものを用いることが可能である。
ヒータ12bは、アルミナ基板上に発熱体としての銀合金からなる抵抗発熱体を印刷し、その抵抗発熱体の表面にガラスコーティングを施して構成されており、温度検知素子としてサーミスタ(不図示)が設けられている。また、ヒータ12bは、発熱体としての抵抗発熱体に交流電源40から交流電圧が印加されることで発熱し、ヒータ12bへの交流電圧の供給や、ヒータ12bの温度調整は、画像形成装置50の動作を統括的に制御する制御手段(不図示)によって制御される。
加圧ローラ13は、金属製の芯金の外周面に、シリコーンゴムなどの弾性を有する耐熱性の弾性層が設けられた外径18mmのローラ部材であり、加圧ローラ13の最表層には、フッ素樹脂などの離型性の高い材料を用いた離型層が設けられている。また、加圧ローラ13は、付勢部材である加圧バネ(不図示)によって加熱部材12に向かって押圧されている。
不図示の駆動源からの駆動力を受けて加圧ローラ13が回転駆動されると、定着部Nfにおける加圧ローラ13とフィルム12aとの間の圧接摩擦力により、フィルム12aに回転力が作用する。その結果、フィルム12aは、内周面がヒータ12bと摺動しながら、加圧ローラ13の回転に従動して回転する。
フィルム12aと加圧部材13が回転し、ヒータ12bに交流電源40からの交流電圧が印加され、ヒータ12bのサーミスタ(不図示)による検知温度が目標温度に到達した状態で、転写材Pは定着部Nfに導入される。転写部Ntで転写材Pに転写されたトナー像は、転写材Pが定着部Nfを通過する過程で加熱及び加圧され、転写材Pに溶融定着される。定着部Nfを通過した転写材Pはフィルム12aの曲率によってフィルム12aから分離され、排紙ローラ対15により排紙トレイ10に排出される。
ここで、ヒータ12bにおいて抵抗発熱体をコーティングしているガラス(ガラスコーティング)は、電気的にはコンデンサと見なされ、その静電容量は数百pF程度(100pF〜600pF)である。したがって、交流電源40からの交流電圧は、抵抗発熱体からガラスを介して定着部Nfの転写材Pに伝達される。
なお、本実施例における画像形成装置50の転写部Ntから定着部Nfまでの距離は、転写材Pの搬送方向に関して約40mmである。そのため、通常のA4サイズやレターサイズの転写材Pに画像を形成する際には、定着手段14において転写材Pにトナー像を定着するのと同時に、転写部Ntにおいて感光ドラム1から転写材Pにトナー像が転写されている。
[ACバンディング画像が発生するメカニズム]
次に、吸湿した転写材P等の電気抵抗が低い転写材Pに画像形成を行う際に発生する画像不良について説明する。高温高湿環境下(温度30℃、湿度80%)で放置された紙などの電気抵抗が低い転写材Pを用いると、加熱部材12に印加された交流電圧が転写材Pを介して定着部Nfから転写部Vtに伝播する可能性がある。交流電源40の交流電圧が転写部Ntにおいて転写ローラ20に印加された転写電圧に重畳すると、転写ローラ20から感光ドラム1に向かって流れる電流が、交流電圧の波形成分によって振れてしまう。
その結果、転写部Ntにおいて感光ドラム1から転写材Pに転写されるトナー像に、濃度ムラによる画像不良(以下、ACバンディング画像と称する)が発生する場合がある。そこで、本実施例においては、以下に説明する構成によってACバンディング画像の発生を抑制している。
[ACバンディング画像の発生を抑制する構成]
図2に示すように、転写材Pの搬送方向に関して、転写部Ntの上流側には、転写材Pを転写部Ntに案内する案内部材としての転写前ガイド17が設けられている。また、転写前ガイド17とアースとの間には、容量素子としてのコンデンサ18と、定電圧素子としてのツェナーダイオード19が並列で接続されている。転写前ガイド17は、転写部Ntと定着部Nfとに挟持されている転写材Pに接触する導電部材であり、本実施例では、転写前ガイド17として金属部材で構成されているものを用いた。
定電圧素子としてのツェナーダイオード19は、電流が流れることにより所定の電圧(以下、降伏電圧と称する)を維持する素子であり、一定以上の電流が流れた際にカソード側に降伏電圧が発生する。本実施例の構成によれば、ツェナーダイオード19の一端側(アノード側)はアースに電気的に接続され、他端側(カソード側)は転写前ガイド17に接続されている。したがって、ツェナーダイオード19に一定以上の電流が流れると、転写前ガイド17はツェナーダイオード19の降伏電圧に維持される。
図3(a)は、本実施例の構成において、交流電源40からの交流電圧が転写部Ntにおける転写電圧に重畳したときに測定された電圧の波形を説明する模式図である。また、図3(b)は本実施例の比較例1において、図3(c)は本実施例の比較例2において、交流電源40からの交流電圧が転写部Ntにおける転写電圧に重畳したときに測定された電圧の波形を説明する模式図である。ここで、比較例1は、本実施例に対して転写前ガイド17にツェナーダイオードのみを接続した構成を有し、比較例2は、本実施例に対してコンデンサ18及びツェナーダイオード19を接続せず転写前ガイド17をアースに電気的に接続した構成を有する。
図3(a)、図3(b)に示すように、転写前ガイド17にツェナーダイオード19を接続することにより、定着部Nfからの交流電圧による振幅Vp−pを小さくすることができる。これは、交流電圧によって転写電圧が振れた場合に、降伏電圧以上となる電圧に関しては、ツェナーダイオード19がアースに電流を流して降伏電圧に維持するためである。更に、本実施例においては、コンデンサ18を接続したことにより、交流電圧の波形成分を減衰させることが可能である。
一方で、図3(c)に示すように、比較例2の構成においては、交流電源40の交流電圧が転写電圧に重畳することで、振幅Vp−pが大きくなる。その結果、転写ローラ20から感光ドラム1に向かって流れる電流が振れてしまい、ACバンディング画像が発生してしまう。
ツェナーダイオード19は、高温高湿環境下(温度30℃、湿度80%)において、感光ドラム1から転写材Pにトナー像を転写するために転写電源30から転写ローラ20に電圧を印加した場合に、転写前ガイド17を降伏電圧に維持する必要がある。言い換えると、低抵抗の転写材Pと転写前ガイド17を介して転写部Ntからツェナーダイオード19に流れる電流によって、カソード側を降伏電圧に維持することが可能なツェナーダイオード19を用いる必要がある。
本実施例においては、高温高湿環境下において、感光ドラム1から転写材Pにトナー像を転写するために転写部Ntに形成する転写電圧を400Vに設定している。また、転写部Ntに400Vの転写電圧を形成するために、転写電源30から転写ローラ20に向けて印加する電圧の出力値を800Vに設定した。この時、例えば、ツェナーダイオード19の降伏電圧を800Vに設定すると、転写電圧よりも降伏電圧の値が大きいことから、転写電圧に交流電圧が重畳したとしてもツェナーダイオード19のカソード側に降伏電圧が形成されない可能性がある。その結果、ツェナーダイオード19を配置することによる交流電圧の波形成分を減衰させる効果を得ることができなくなってしまう。
また、ツェナーダイオード19の降伏電圧は、高温高湿環境下において、感光ドラム1から転写材Pにトナー像を転写するために必要な転写電圧と同程度に設定することがより望ましく、本実施例では400Vとした。このように設定することにより、高温高湿環境において転写材Pと転写前ガイド17を介して転写部Ntからツェナーダイオード19に電流が流れた場合に、転写前ガイド17を転写電圧に維持することができる。これにより、転写ローラ20から感光ドラム1に流れる電流が過剰にリークしてしまうことを抑制できる。
より詳しくは、例えば、降伏電圧を200Vに設定した場合、低抵抗な転写材Pを介して、400Vの転写電圧が形成された転写部Ntから、200Vの降伏電圧に維持された転写前ガイド17に向かって電流がリークしてしまう。その結果、転写部Ntにおいて電圧が降下し、感光ドラム1から転写材Pにトナー像を転写するために必要な転写電圧を維持することが困難となり、転写不良に起因した画像不良が発生するおそれがある。
したがって、高温高湿環境下において転写部Ntで形成される転写電圧と、ツェナーダイオード19の降伏電圧との間の電位差が大きくなり過ぎないように、ツェナーダイオード19の降伏電圧を設定する必要がある。一般的に、電位差が約100Vあると、電流のリークが発生する可能性があるため、本実施例の画像形成装置50の構成においてはツェナーダイオード19の降伏電圧を300V以上に設定することがより好ましい。
図4は、コンデンサ18を配置することによる、転写前ガイド17に形成される降伏電圧と時間との関係を説明する模式図である。転写前ガイド17の電圧は、転写材Pの搬送方向に関して、転写材Pの先端が転写部Ntに突入した瞬間に、転写材Pを介して流れる電流により形成される。ツェナーダイオード19に並列に接続するコンデンサ18の静電容量を大きくすればするほど、転写材Pを介してコンデンサ18に流れ込む電流が多くなり、図4に示すように、転写前ガイド17に形成される電圧の立ち上がりが遅くなってしまう。
このように、電圧の立ち上がりが遅くなる現象は、転写前ガイド17においてだけでなく、転写部Ntにおいても発生する。図3(a)に示すように、コンデンサ18を設けることによって交流電圧の波形成分を減衰させることが可能であり、更に、コンデンサ18の静電容量を大きくすることによって交流電圧による波形成分をより減衰させることができる。しかし、コンデンサ18の静電容量を大きくすればするほど、転写部Ntにおける転写電圧の立ち上がりが遅くなることで、転写材Pの搬送方向における先端側で転写電圧が不足することによる画像不良が発生するおそれがある。本実施例においては、コンデンサ18の静電容量を、転写部Ntにおける転写電圧の立ち上がりに対する影響が少ない1000pFとした。
図5は、本実施例の比較例3の構成を説明する模式図であり、図5に示すように、比較例3においては、転写前ガイド17とアースの間に抵抗16とコンデンサ28を並列に接続して設置している。なお、抵抗16は、電気抵抗値が40MΩのものを用い、コンデンサ28は、静電容量が47000pFのものを用いた。
図6は、本実施例と、本実施例の変形例1、変形例2、変形例3、比較例1、比較例3、比較例4における、画像評価の結果を示す表である。図6に示すように、変形例1は、ツェナーダイオード19に並列に接続するコンデンサの静電容量を500pFに設定した構成であり、変形例2は、ツェナーダイオード19に並列に接続するコンデンサの静電容量を3300pFに設定した構成である。また、変形例3は、ツェナーダイオード19に並列に接続するコンデンサの静電容量を4700pFに設定した構成である。比較例1は、既に説明したように、転写前ガイド17にツェナーダイオード19のみを接続した構成であり、比較例4は、転写前ガイド17にツェナーダイオード19を接続せず、静電容量が1000pFのコンデンサのみを接続した構成である。
図6におけるVp−p(V)とは、高温高湿環境下(温度30℃、湿度80%)において、交流電源40から加熱部材12に240V、60Hzの交流電圧を印加したときの、転写前ガイド17に形成される電圧の振幅である。また、画像評価を行う際の転写材Pの搬送速度は、150mm/secに設定し、転写材Pとしては、高温高湿環境下に放置したXerox Vitality MultiPurPose PaPer(Letterサイズ、20lb)を用いた。
画像評価は、ACバンディング画像の発生の有無と、転写部Ntにて形成される転写電圧が不足することによる転写不良の発生の有無をみることで評価を行った。評価基準は、評価用の種々の画像を出力し、先述の画像不良について、画像不良が発生しなかったものを○、実用上許容できる程度のものを△、実用上許容できない程度のものを×とした。
本実施例ではクリーナレスの構成を用いていることから、転写不良が発生した場合、転写部Ntを通過した後の感光ドラム1にトナーが多く残留してしまう。すると、感光ドラム1に残留した全てのトナーを現像手段5で回収しきらないことで、残留トナーが再び転写部Ntに到達し、後続の転写材Pに転写されることで画像不良が発生する。本実施例においては、この後続の転写材Pに発生する画像不良を評価することにより、転写電圧が不足することによる転写不良画像の発生の有無の評価を行った。しかし、これに限らず、転写部Ntにおいて転写電圧が不足している場合に感光ドラム1から転写材Pに転写されたトナー像と、本来転写される予定だった評価用の画像を比較することによって、転写不良画像の発生の有無の評価を行っても良い。
図6に示すように、本実施例及び本実施例の変形例1、2では、画像不良は発生しなかった。一方で、コンデンサ18を設けていない比較例1と、ツェナーダイオード19を設けていない比較例4は、本実施例と比較すると、振幅Vp−pを十分に抑えることができなかったことから、ACバンディング画像が発生した。
また、変形例3と比較例3においては、振幅Vp−pは抑えられておりACバンディング画像は発生しなかったが、実質許容できる範囲ではあるものの転写材Pの搬送方向に関して転写材Pの先端部において転写不良画像の発生が確認された。これは、コンデンサの静電容量が大きいために、転写材Pの先端が転写部Ntに突入した時に転写電流がコンデンサ18に流れてしまい、図4に示すように、転写部Ntにおける転写電圧の立ち上がりが遅くなったためである。したがって、本実施例の画像形成装置50の構成においては、コンデンサ18の静電容量は、500pF以上3300pF以下に設定するのが好ましい。
以上説明したように、本実施例においては、転写前ガイド17とアースとの間に、ツェナーダイオード19とコンデンサ18を並列で接続することで、コンデンサ18の静電容量を大きくしなくてもACバンディング画像の発生を抑制することが可能となる。コンデンサ18の静電容量を大きくしなくてもACバンディング画像の発生を抑制できることにより、転写部Ntにて形成される転写電圧が不足することによる転写不良の発生も抑制することが可能である。
なお、本実施例においては、クリーナレス構成を有する画像形成装置50について説明を行った。しかし、これに限らず、感光ドラム1に残留したトナーを回収する回収部材を有する画像形成装置においても、本実施例の構成を用いる事で本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
また、本実施例においては、導電部材として、金属製の転写前ガイド17を用いて説明を行った。しかし、これに限らず、導電部材として、モールド等で一定の抵抗を有しているガイドを用いても良い。導電部材としては、電気抵抗が10Ω以下であれば、転写部Ntからツェナーダイオード19に向けて電流を流すことができ、電気抵抗が10Ω以下であればより好ましい。
さらに、図7に示す変形例4のように、コンデンサ18と転写前ガイド17との間に電気抵抗21(第2の抵抗素子)を直列で接続し、電気抵抗21とコンデンサ18をツェナーダイオード19に対して並列に接続しても良い。この場合、電気抵抗21を設けることでコンデンサ18の効果が弱まるため、コンデンサの静電容量を本実施例よりも大きくしても、先述の転写不良の発生を抑制することができる。
また、図8に示す変形例5のように、ツェナーダイオード19とコンデンサ18に対して、電源60を並列に接続しても良い。電源60から転写前ガイド17に電圧を印加する構成とすることにより、ツェナーダイオードの降伏電圧を本実施例よりも大きい値に設定しても、安定してツェナーダイオード19のカソード側を降伏電圧に維持することができる。
一方で、変形例5の構成では、本実施例の構成に対して電源60を追加で設ける必要がある。本実施例のように、電源60を設けなくても転写前ガイド17をツェナーダイオード19の降伏電圧に維持することが可能な構成とすることにより、画像形成装置の小型化、省スペース化、及びコストダウンを図ることが可能である。
本実施例においては、定電圧素子としてツェナーダイオード19を使用したが、ツェナーダイオード19と同様の効果を得ることが可能な素子として、アバランシェダイオードやバリスタなどを用いても良い。
(実施例2)
実施例1では、導電部材として、転写材Pの搬送方向に関して転写部Ntよりも上流側に配置された転写前ガイド17を用いる構成について説明した。これに対し、実施例2においては、転写材Pの搬送方向に関して、定着部Nfの上流側であって転写部Ntの下流側に配置された定着前ガイド27を導電部材として用いる。より詳しくは、本実施例は、定着前ガイド27とアースとの間に、ツェナーダイオード219とコンデンサ218を並列で接続して配置する点と、転写前ガイド17とアースとの間に抵抗22を配置する点で実施例1と異なる。以下の説明においては、実施例1と実施例2が共通する部分に関しては同一の符号を付して説明を省略する。
図9は、本実施例における定着部と転写部の周囲の構成を説明する模式図である。図9に示すように、転写前ガイド17は、500MΩの電気抵抗を有する抵抗22(第1の抵抗素子)を介してアースに電気的に接続されている。これは、高温高湿環境下において、電気抵抗が低い転写材Pが転写部Ntに挟持された場合に、転写ローラ20から感光ドラム1に流れる電流が転写材Pと転写前ガイド17を介してアースに流れるのを抑制するためである。また、転写前ガイド17と転写材Pとが摺擦することによる帯電を抑制するために、本実施例においては金属部材から構成される転写前ガイド17を用いた。
さらに、図9に示すように、本実施例においては、転写材Pが転写部Ntと定着部Nfとに挟持されている時に転写材Pに接触する導電部材として、定着前ガイド27を用いる。定着前ガイド27は、転写材Pの搬送方向において定着部Nfの上流側に配置され、転写材Pに接触して転写材Pを定着部Nfに案内する案内部材であり、金属部材から構成されている。定着前ガイド27とアースとの間には、コンデンサ218とツェナーダイオード219が並列接続された状態で設置されている。本実施例においても、実施例1と同様に、降伏電圧が400Vのツェナーダイオード219と、静電容量が1000pFのコンデンサ218を用いた。
図10は、本実施例と、比較例5、比較例6、比較例7における、画像評価の結果を示す表である。なお、画像評価の方法は実施例1と同様の方法を用いた。ただし、図10における転写不良画像とは、転写材Pが定着前ガイド27に接触したときに、転写部Ntにて形成される転写電圧が不足することによって発生する転写不良画像のことである。より詳しくは、転写部Ntにおいて転写ローラ20から感光ドラム1に流れる転写電流が転写材Pと定着前ガイド27を介してコンデンサに流れ込むことで転写部Ntにおける転写電圧が不足した場合に発生する画像不良のことである。
比較例5は、定着前ガイド27にコンデンサ218を接続せず、ツェナーダイオード219のみを接続した構成であり、比較例6は、定着前ガイド27にツェナーダイオード219を接続せず、静電容量が1000pFのコンデンサのみを接続した構成である。また、比較例7は、定着前ガイド27にツェナーダイオード219を接続せず、静電容量が10000pFのコンデンサのみを接続した構成である。比較例5〜7におけるその他の構成は本実施例と同様であるため説明を省略する。
図10に示すように、本実施例の構成においては、画像不良は発生しなかった。一方で、コンデンサ218を設けていない比較例5と、ツェナーダイオード219を設けていない比較例6においては、実施例1における比較例1及び比較例4と同様に、ACバンディング画像が発生した。
また、比較例7においては、ACバンディング画像は発生しなかったが、転写不良画像が発生した。これは、コンデンサの静電容量が大きいために、転写材Pが定着前ガイド27に接触したときに、転写部Ntを流れる電流が転写材Pと定着前ガイド27を介してコンデンサに流れ込むことで、転写部Ntにおける転写電圧が不足したことによるものである。本実施例の構成においても、実施例1と同様に、コンデンサ218の静電容量は、500pF以上3300pF以下に設定するのが好ましい。
なお、本実施例においても実施例1と同様に、ツェナーダイオード219として、感光ドラム1から転写材Pにトナー像を転写するために転写電源30から転写ローラ20に電圧を印加した場合に転写前ガイド17が降伏電圧に維持されるものを用いている。言い換えると、ツェナーダイオード219は、低抵抗の転写材Pと転写前ガイド17を介して転写部Ntからツェナーダイオード219に流れる電流によって、カソード側を降伏電圧に維持することが可能である。
以上説明したように、本実施例においては、定着前ガイド27とアースとの間にツェナーダイオード219とコンデンサ218を並列で接続することで、コンデンサ218の静電容量を大きくしなくてもACバンディング画像の発生を抑制することが可能となる。コンデンサ218の静電容量を大きくしなくてもACバンディング画像の発生を抑制できることにより、転写部Ntにて形成される転写電圧が不足することによる転写不良の発生も抑制することが可能である。
また、本実施例においては、導電部材として、金属部材から構成される定着前ガイド27を用いて説明を行った。しかし、これに限らず、導電部材として、モールド等で一定の抵抗を有しているガイドを用いても良い。導電部材としては、電気抵抗が10Ω以下であれば、転写部Ntからツェナーダイオード219に向けて電流を流すことができ、電気抵抗が10Ω以下であればより好ましい。
さらに、実施例1の変形例4のように、本実施例においても、コンデンサ218と定着前ガイド27との間に電気抵抗を接続し、電気抵抗とコンデンサ218をツェナーダイオード219に対して並列に接続しても良い。この場合、電気抵抗を設けることでコンデンサ218の効果が弱まるため、コンデンサの静電容量を本実施例の値よりも大きくしても、先述の転写不良の発生を抑制することができる。
本実施例においては、定電圧素子としてツェナーダイオード219を使用したが、ツェナーダイオード219と同様の効果を得ることが可能な素子として、アバランシェダイオードやバリスタなどを用いても良い。
また、本実施例においては、導電部材として、転写部Ntと定着部Nfの間に配置され、転写材Pを定着部Nfに案内する定着前ガイド27を用いる構成について説明した。しかし、導電部材はこれに限らず、転写部Ntと定着部Nfに挟持された転写材Pと接触する部材であればよい。例えば、転写部Ntと定着部Nfの間に配置され、転写部Ntを通過した後に転写材Pを除電する除電部材などを導電部材として用い、除電部材とアースとの間にツェナーダイオード219とコンデンサ218を並列に接続する構成としてもよい。
(その他の実施例)
以上、モノクロの画像形成装置に適応した実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。像担持体から転写材Pにトナー像を転写する転写部材と、定着手段を有するものであれば、本発明を適用することができる。すなわち、図11に示されるように、カラーの画像形成装置にも本発明を適用することができ、同様の効果が得られる。
図11は、本実施例の画像形成装置300の構成を説明する概略断面図である。図11に示すように、本実施例に係る画像形成装置300は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成する画像形成部SY、SM、SC、SKが一定間隔で配置された、カラー画像形成装置である。なお、本実施例では、画像形成部SY、SM、SC、SKの構成と動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、以下、画像形成部SKを用いて本実施例の画像形成装置300の構成について説明する。
本実施例の画像形成装置300において、パーソナルコンピュータ(不図示)などの情報機器から送信された画像信号は、画像形成装置300内で受信、解析された後に不図示の制御手段へ送信される。そして、不図示の制御手段が各種手段を制御することによって、画像形成装置300において画像形成動作が開始される。
画像形成装置SKは、ドラム状の感光体である感光ドラム301Kと、帯電手段としての帯電ローラ302Kと、現像手段としての現像ローラ305Kと、クリーニング手段306Kと、を有する。画像形成動作が開始されると、感光ドラム301Kは図示矢印R31方向に所定の周速度で回転駆動され、回転過程で帯電ローラ302Kによって所定の極性(本実施例においては負極性)で所定の電位に一様に帯電処理される。その後、露光手段304Kから画像信号に応じた露光を受けることにより、感光ドラム301Kの表面に静電潜像が形成される。感光ドラム301Kの表面に形成された静電潜像は、現像ローラ305Kから供給されるトナーによって現像され、感光ドラム301Kにトナー像が形成される。
感光ドラム301Kの対向には、張架部材としての張架ローラ326a〜326cによって張架された像担持体としての無端状の中間転写ベルト307が配置されており、中間転写ベルト307は図示矢印R32方向に回転駆動される。中間転写ベルト307の内周面側には、中間転写ベルト307を感光ドラム301Kに押圧する1次転写ローラ308Kが配置される。また、1次転写ローラ308Kによって押圧された中間転写ベルト307と感光ドラム301Kとが当接する位置には、1次転写部が形成される。感光ドラム301K上に形成されたトナー像は、1次転写部を通過する過程で、感光ドラム301Kから中間転写ベルト307に1次転写される。このように、各画像形成部SY、SM、SC、SKにおいて各色のトナー像が中間転写ベルト307に1次転写され、中間転写ベルト307には目的のカラー画像に対応した複数色のトナー像が形成される。
像担持体としての中間転写ベルト307を介して、張架ローラ326aの対向には転写部材としての2次転写ローラ320が配置されており、中間転写ベルト307と2次転写ローラ320が当接する位置には転写部としての2次転写部Nt3が形成される。2次転写ローラ320は、転写電源330に接続されており、不図示の制御手段が転写電源330を制御し2次転写ローラ320に電圧を印加することにより、中間転写ベルト307から転写材Pに複数色のトナー像が2次転写される。
給紙カセット309に積載された転写材Pは、中間転写ベルト307に形成された複数色のトナー像が2次転写部Nt3に到達するタイミングに合わせて、給紙ローラ311によって給紙カセット309から給送され、2次転写部Nt3に搬送される。2次転写部Nt3において複数色のトナー像を2次転写された転写材Pは定着手段314に搬送され、加熱手段312及び加圧手段313によって加熱及び加圧され、各色のトナーが溶融混和して転写材Pに固定される。その後、転写材Pは排紙ローラ316によって積載部としての排紙トレイ310に排出される。
このようなカラー画像形成装置300においても、例えば、図11に示す転写前ガイド317や定着前ガイド327のように、転写部Ntと定着部Nfとに挟持されている転写材Pに接触する導電部材を設けることが可能である。そして、転写前ガイド317とアースとの間に、ツェナーダイオードとコンデンサを並列に接続した状態で設けることで、実施例1及び実施例2と同様の効果を得ることが可能である。
1 感光ドラム
14 定着手段
17 転写前ガイド
18 コンデンサ
19 ツェナーダイオード
20 転写ローラ
Nt 転写部
Nf 定着部
P 転写材

Claims (15)

  1. トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と当接して転写部を形成し、前記転写部において前記像担持体に担持されたトナー像を転写材に転写する転写部材と、転写材の搬送方向に関して前記転写部材よりも下流側に配置されており、転写材を加熱する加熱部材と、前記加熱部材に接触して定着部を形成する加圧部材と、を有する定着手段と、を備え、前記定着手段は交流電圧を印加されることによって前記定着部に挟持された転写材にトナー像を定着する画像形成装置において、
    転写材の搬送方向に関して前記定着部よりも上流側であって、前記転写部と前記定着部とに挟持された転写材に接触する位置に配置される導電部材と、前記導電部材とアースとの間に設けられたコンデンサと、前記コンデンサと並列に接続され、前記定着部と前記転写部に挟持された転写材にトナー像を転写している状態において前記導電部材に接続された側が所定の電圧に維持される定電圧素子と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記定電圧素子は、前記転写材と前記導電部材を介して前記転写部から流れる電流により、前記導電部材に接続された側を前記所定の電圧に維持することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記定電圧素子はツェナーダイオードであり、前記ツェナーダイオードは、アノード側をアースに電気的に接続され、カソード側を前記導電部材に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記導電部材は、転写材の搬送方向に関して前記転写部よりも下流側に配置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記導電部材は、転写材に接触して転写材を前記定着部に案内する案内部材であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 転写材の搬送方向に関して前記転写部よりも上流側に配置され、転写材に接触して転写材を前記転写部に案内する案内部材と、前記案内部材とアースとの間に接続された第1の抵抗素子と、を備えることを特徴とする請求項4又は5に記載の画像形成装置。
  7. 前記導電部材は、転写材の搬送方向に関して前記転写部よりも上流側に配置され、転写材に接触して転写材を前記転写部に案内する案内部材であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 前記コンデンサの静電容量は、500pF以上3300pF以下であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  9. 前記導電部材と前記コンデンサとの間で前記コンデンサに対して直列に接続された第2の抵抗素子を備え、前記第2の抵抗素子と前記コンデンサは、前記定電圧素子に対して並列に接続されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  10. 前記導電部材に電圧を印加する電源が接続されていないことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  11. 前記加熱部材は、前記定着部に挟持される転写材に対向して配置され、交流電圧を印加されることで発熱して前記加熱部材を加熱する加熱体を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  12. 前記加熱部材は、前記加熱体を覆う円筒形の可撓性部材を有し、前記加熱体は、前記可撓性部材を介して前記加圧部材と対向する位置に配置されることを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
  13. 前記像担持体にトナー像を供給する現像手段を備え、前記像担持体は、前記現像手段によって静電潜像が現像される感光体であることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  14. 前記感光体に接触して前記感光体を帯電する帯電手段を備え、前記感光体の回転方向に関して、前記感光体と前記帯電手段とが接触する位置から前記転写部までの間に、前記感光体に当接するブレードを備えないことを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。
  15. 感光体を備え、前記像担持体は、前記感光体から転写されるトナー像を担持する無端状の中間転写ベルトであることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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